Введение к работе
Актуальность теин диссертации.
Процесс построения эффективной системы управления техни-іеохим объектом предусматривает, как правило, решение задач адентификации, моделирования, анализа уцрааляомооти и наблю-цаемости, синтеза оптимального управления. Для некоторых зи-ірь технологических процессов решение втих задач представля->т существенные трудности. В качестве примера можно привести задачу непараметрической идентификации объектов при малом >бъоме внходиой выборки по сревненип с объемом входной. Таяв нетрадиционные способы сбора информации о входных и выгодных, сигналах встречаются в различных отраслях современного производства; Примерами могут служит- процессы тримериза-ши пропилена и полимеризации лапролов (нефтехимическое производство). Для идентификации таких объектов традиционные іетода непригодны, и требуется разработка новых подходов. )собую актуальность приобретает данная задача длл объектов «определенными параметрами. Это объясняется тем, что практически все реальные объекты являюгся простраястаеннс рао-ipeделенными, и списание их как объектов, с сосредоточенными гараыетреми не всегда правомерно.
В качестне другого примера можно указать серию задач, !вязешшх с нелинейными по управлению системами. (К этому слассу систем относятся, в частности, интересные и перспективные системы с подвижным управляющим воздействием.) Сюда (Ходят задачи анализа управляемости, оптимального быотродей-ітвия, оптимального управления. Указанное задачи на настояли момент решены лишь для некоторых частных с^чеев.
Весьма перспективным для решения сформулироваиннх задач шляется использование аппарата классической и нелинейной [роблемы моментов. Аппарат классической проблемы моментов іредстаьляет сббой хорошо разработанный' и удобный инструмент юиюния многих математических и физических задач. Исполъ&о-іание его при разработке метода непараметричесхой ядентифн-даций линейного объекта позволяет учесть малый обьаы эиход-loff выборки и наличие конструктивных ограничений на весовую іункцию (функцию Грина) и получить условия аденгифицярувмоо-и системы. Решение задач управления системами с подвияным
- я -
воздействием, требует применения аппарата конечномерной нелинейной проблемы моментово Этот аппарате разработанный сравнительно недавно, нуждается в дальнейшем усовершенствовании после чего он мокет стать основой методов анализа управляемости и решения задач управления для нелинейных по управлению систем.
Широкое использование ШВЫ для анализа и оперативного управления технологическими процессами предъявляет новые ті^бования к внедрению результатов исследовательской работы. Эти результаты должны быть представлены не о виде отдельных алгоритмов с примерами их использования на конкретном производстве; а в виде пакетов прикладных программ с высоким уров нем пользовательского сервиса, при помощи которых заводские специалисты могли бы самостоятельно решать задачи как пост -. роения информационных моделей технологических процессов, так и спзраг-эного управления. В етой связи весьма актуальной яе ляется задача создания пакета прикладных программ интерактиЕ ной идентификации, включающего как известные, так и автором алгоритмы к ориентированного на широкий круг пользователей ПЭВМ, не обладающих должным опытом в программировании и статистической обработке данных.
Целью диссертационной работы является разработка методої непараметрячэской идентификации линейного стационарного объекта с сосредоточенными и с распределенными параметрами на основе аппарата классической проблемы моментов, разработка метода численного решения нелинейной проблемы моментов и сводящихся к нэй задач идентификации, управляемости и оптимального управления, создание пакета прикладные программ ин-терактюшой идентификации, включающего как авторские, так и классические алгоритмы.
Метода исследования. Исследования, проводимые в работе, основаны на использовании аппарата классической и нелинейно! проблемы моментов, теории управляемых динамических систем, і также математической статистики. При оцекйваяии свойств раз работанных алгоритмов производилось моделирование на ЭШ,-
Научная новизна состоит в
- разработке иа основе аппарата 2-проблеме момейтс* метода непараметрической идентификации линейных стационарам
іамическях объектов с сосредоточенными в с распределенными іраметрами при малом объеме выходкой выборки и ограничении > норму весовой функции (функции Грина)?
ра работкэ численных алгоритмов решения конечномерной їлинейной проблемы моментовг
разработке но основе аппарг-,а конечномерной нелинейной юблемы моментов методов решения задач ноотроекиї множеств ютияимости, оптимального быстродействия и оптимального ук-івления для нелинейных по управлению систем, а также метода рамотряческой идентификации весовой функции при малом объ-е выходной выборки;
создании методики построения фазовых портретов нели-яных по управлению систем и исследовании с ее помощью уп-зляемостн систем с подвижным воздействием.
Пр&ктаческ&Я ценность. Разработанные з диссертации влго-тмы идентификации весовой функции стационарного линейного ьекта на основе метода моментов вошли в созданный автороч кет прикладных программ интерактивной идентификации. Пома-8тих алгоритмов пакет включает в себя большое количество эграммных модулей, реализующих различные методы идентифи-ши,. анализа и статистической обработки" данных. Наличие рокого набора различных алгоритмов позволяет испольвовать <ет для построения иатематических моделей технологических млесеов самой различной природы. Удобная сервисная система сета, ВКЛЮЧ8ИВ9Я графический комплекс и большой объем спра-даой информации, делает работу с ним доступной ^ля заводне инженеров и технологов, нэ являющихся специалистами а >граммировании и методах математической обработки данных.
Результаты диссертации использованы в ходе работы по на-ю-исследовательским темам "Реэработка теории и алгоритмов «ектирования авгоматизировегашх систем управления производ-іенно-технологическими объектами на основе методов идекти-іации, адаптации и имитационного моделирования"; "Разработ-теории идентификации, имитационного моделирования и упраз-мя многомерными автоматизированными технологическими компасами (АТК)" (Номер Гссрегистрации 01.92.0017926)5 "Созда-
опытного образца интеллектуальной системы и программно-хнического комплексе анализа, моделирования и управления
производствами повышенного риска и мониторинга окружающей среды", разрабатываемых в соответствии с тематическим планом Института проблем управления з рамках целевых комплексных программ 0.80.02 и 0.80.09 (постановления ГКНГ и Госплана СССР » 543/220 от 21.10.85, ГКНТ СССР » 555 от 30,10.85>. а. также по ряду прямых хозяйственных договоров на создание научно «-технической продукции.
Внедрение. Созданный на основе полученных в диссертационной работе результатов пакет прикладных программ интерактивной идентификации внедрен на завода СКИ-Э % 2 по производству синтетического каучука п/о "Нижнекамскнефтехим", где он применяется для построения математических моделей различных технологических процессов по статистическим данным. Ожидаемый экономический эффект составляет 13008,6 тыс.рублей в ценах на 20.04.1993 г. Пакет использоезлся также'а качестве тренажера для обучения методам идентификации и статистической обработки данных.
Апробация работы. Основные результаты работы сбсу»далис на научных семинарах в Институте проблем управления, а также на региональной конференции "Моделирование, управлоние и прогнозирование в технических системах" (г.Владивосток* 1991 г.). Пакет прикладных программ интерактивной идентификации (первая версия) демонстрировался на международной вгюгввке "Информатика и вычислительная техника-89" (г.Москвичи іна меадународасй выставке "Автоматизации-89" (г.Москв#),: jr&c был удостоик первой премии.
Публикации. Основные материалы диссертаций «ну;<*яиковаіш в 5 печатных работах.
Структура работы. Диссертация состой* ИЗ вв&ііеїшя „ четырех глав, заключения, списка литература из 168 Найменований и приложений» Объем основного текста Диссертации - 175 машинописных страниц, 16 рисунков„ Приложение вклычаот 14 страниц.
Похожие диссертации на Разработка методов идентификации и управления на основе аппарата проблемы моментов
